專利名稱：雙側冷卻集成功率裝置封裝和模塊及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及半導體裝置的封裝，且更特定來說，涉及雙側冷卻集成功率裝置 模塊及其制造方法。
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具有短引線的用于半導體的小封裝對于形成緊湊的電子電路來說是合意的。然而， 此類小封裝在從電子電路中所使用的經(jīng)封裝功率裝置耗散熱量的方面產(chǎn)生問題。在許多 情況下，僅引線的熱量耗散能力不足以提供功率裝置的可靠操作。在過去，己將散熱片 附接到此類裝置以幫助耗散熱量。
形成緊湊電路的另一因素是在常規(guī)封裝中需用于線接合的空間量。因此，將需要提 供一種用于功率裝置的封裝，其有效地耗散熱量，同時最小化電路板上用于所述封裝的 區(qū)域量。
在此類電路中發(fā)現(xiàn)作為同步降壓轉換器的具有共同高電流輸入或輸出端子的兩個 功率裝置的布置。同步降壓轉換器通常用作用于手機、便攜式計算機、數(shù)碼相機、路由 器或其它便攜式電子裝置的電源。同步降壓轉換器將DC電壓電平移位以便將功率提供 給可編程柵格陣列集成電路、微處理器、數(shù)字信號處理集成電路和其它電路，同時穩(wěn)定 電池輸出、過濾噪聲并減少波動。這些裝置還用于在廣泛范圍的數(shù)據(jù)通信、電信、負載 點和計算應用中提供高電流多相功率。
圖1展示典型的同步降壓轉換器10的框圖。所述轉換器具有由脈寬調制(PWM) IC 16驅動的高側FET12和低側FET14。 Ql和Q2裝置12、 14可被配置成離散裝置， 其需要最佳布局以減少由印刷電路板(PCB)上的高側FET12的源極到低側FET14的 漏極的連接引起的寄生電阻18和電感20。
發(fā)明人為久石(Joshi)等人的2005年12月29日公開的第2005/0285238 Al號美國 專利申請公開案揭示一種集成晶體管模塊，其包含界定低側焊盤和高側焊盤的引線框架結構。低側晶體管安裝在低側焊盤上，其中其漏極電連接到低側悍盤。高側晶體管安裝 在高側焊盤上，其中其源極電連接到高側焊盤。引線框架結構的臺階部分電連接低側焊 盤和高側焊盤，且因此還連接低側晶體管的漏極與高側晶體管的源極。
雖然后者公開的專利公開案的集成晶體管模塊對于既定的應用是有用的，但模塊占 地面積卻不是業(yè)界中常見的占地面積。
因此，需要一種改進的集成功率裝置模塊，其可用于例如同步降壓轉換器電路等電 路中，所述電路提供對這些問題的解決方案。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，提供對這些問題的解決方案。 根據(jù)本發(fā)明的特征，提供一種集成功率裝置模塊，其包括
引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊以及位于所述第一與第二墊之間的一個或 一個以上共同源極-漏極引線；
第一和第二晶體管，其分別以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第 二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；以及
第一線夾，其附接到所述第一晶體管的漏極且電連接到所述一個或一個以上共同源 極-漏極引線。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，提供一種集成功率裝置模塊，其包括
引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊、位于所述第一與第二墊之間的一個或一 個以上共同源極-漏極引線以及位于所述第二墊的外側上的一個或一個以上漏極引線；
第一和第二晶體管，其分別以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第 二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；
第一線夾，其附接到所述第一晶體管的漏極且電連接到所述一個或一個以上共同源 極-漏極引線；
第二線夾，其附接到所述第二晶體管的漏極且電連接到位于所述第二墊的外側上的
所述一個或一個以上漏極引線；以及
模制材料，其包封所述引線框架結構、所述晶體管和所述線夾以形成所述模塊。 根據(jù)本發(fā)明的再一特征，提供一種制造集成功率裝置模塊的方法，其包括 提供引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊、位于所述墊之間的一個或一個以上
共同源極-漏極引線以及位于所述第二墊的外側上的一個或一個以上漏極引線；
分別將第一和第二晶體管以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；
將第一線夾附接到所述第一晶體管的漏極，且將所述第一線夾電連接到所述一個或 一個以上共同源極-漏極引線；
將第二線夾附接到所述第二晶體管的漏極，且將所述第二線夾電連接到位于所述第 二墊的外側上的所述一個或一個以上漏極引線；以及
用模制材料包封所述引線框架結構、所述晶體管和所述線夾以形成所述模塊。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，提供一種部分包封的半導體封裝，其具有暴露的頂部熱 線夾，其具有大體上垂直于所述熱線夾的暴露頂部部分的多個折疊彎曲部分；以及暴露 的熱引線框架結構墊。
根據(jù)本發(fā)明的再一特征，提供一種通過以下操作來制造部分包封的半導體封裝的方 法提供共面引線框架結構，其具有三個單獨區(qū)段控制區(qū)段、第一高電流區(qū)段和第二 高電流區(qū)段；將半導體裝置附接到所述控制區(qū)段和所述第一電流區(qū)段兩者；將線夾附接 到所述半導體裝置的與引線框架結構相對的側，所述線夾具有多個彎曲部分，所述多個 彎曲部分附接到所述第二電流區(qū)段；以及用模制材料部分包封所述引線框架結構、所述 半導體裝置和所述線夾以形成所述封裝。


從結合附圖所作的以下更詳細描述中大體上將更好地理解前述和其它特征、特性、 優(yōu)點和本發(fā)明，附圖中
圖1是典型同步降壓轉換器電路的示意圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成雙側冷卻集成功率裝置模塊的類型的 兩個引線框架結構的平面圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2A中所示的引線框架結構的平面圖，其中晶 體管裸片接合到所述引線框架結構；
圖2C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2A的引線框架結構的平面圖，其中兩個冷卻 線夾附接到圖2A中所示的引線框架結構和圖2B中所示的晶體管裸片；
圖3A、 3B和3C是圖2C中所示的結構在所述結構已被部分包裝在包封材料中之后 的相應俯視平面圖、橫截面?zhèn)纫晥D和仰視平面圖4A是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的雙側冷卻集成功率裝置模塊的仰視平面圖4B是圖4A中所示的模塊的一個實施例的橫截面?zhèn)纫晥D4C是圖4A中所示的模塊的另一實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的帶引線的雙側冷卻集成功率裝置模塊的橫截面?zhèn)?視圖6A和圖6B是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的用以形成雙側冷卻集成功率裝置模塊的 對圖4C中所示的模塊的修改的橫截面?zhèn)纫晥D7A、 7B和7C是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的具有用于驅動兩個功率裝置的控制 IC的雙側冷卻集成功率裝置模塊的相應俯視平面圖、部分橫截面俯視圖和仰視平面圖8A是金屬板的俯視圖，其展示供在本發(fā)明的實施例中的一者中使用的將要從金 屬框架沖壓的四個線夾的輪廓；
圖8B是所述線夾中的兩者在其已從圖8A中所示的金屬板沖壓出且形成為圖3B中 所使用的線夾之后的側視圖9A是多個部分包封的模塊的塊料模具的俯視平面圖9B是圖9A中所示的一種類型的經(jīng)包封模塊在其已被單一化之后的仰視圖； 圖IO是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的功率半導體封裝的等距部分截面圖； 圖11是不具有包封材料的圖10中所示的功率半導體封裝的分解圖； 圖12是在圖10中所示的封裝的單一化之前具有圖10中所示的半導體封裝的片段 的俯視圖，其以輪廓線展示包封且包含引線框架；
圖13和圖14是圖10中所示的半導體封裝300的相應等距俯視圖和仰視圖； 圖15是沿著圖13中所示的線15-15取得的第一圖解橫截面圖； 圖16是沿著圖13中的線16-16取得的第二圖解橫截面圖17是圖IO中所示的功率半導體封裝的等距俯視圖，其中以輪廓線展示包封材料； 圖18是圖IO中所示的功率半導體封裝的等距仰視圖，其中以輪廓線展示包封材料；
以及
圖19A、 19B、 19C、 19D、 19E、 19F、 19G、 19H、 191、 19J、 19K和19L是在組
裝封裝300中的各個階段處的圖10中所示的功率半導體封裝的等距視圖。
將了解，出于清楚的目的且在認為適當?shù)那闆r下，已在圖中重復參考標號以指示對 應的特征。而且，圖式中的各種物體的相對大小在某些情況下已失真以更清楚地展示本 發(fā)明。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例針對于半導體裸片封裝及用于制造半導體裸片封裝的方法。根據(jù)本 發(fā)明的實施例的半導體裸片封裝包含襯底和安裝在所述襯底上的半導體裸片?？墒褂谜澈蟿┗蛉魏纹渌线m的附接材料將半導體裸片附接到襯底。在半導體裸片封裝中，半導 體裸片的底部表面和/或頂部表面可電耦合到襯底的導電區(qū)。包封材料可包封半導體裸 片。如下文將進一步詳細地闡釋，根據(jù)本發(fā)明的實施例的襯底可在不同實施例中具有不 同配置。
襯底可具有任何合適的配置。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述襯底包含引線 框架結構和模制材料。通常，所述引線框架結構的至少一個表面大體上與模制材料的外 表面共面。在一些實施例中，在襯底中引線框架結構的兩個相對主表面大體上與模制材 料的相對外表面共面。
術語"引線框架結構"可指代從引線框架得到的結構?？衫缤ㄟ^此項技術中已知 的壓制工藝來形成引線框架結構。還可通過蝕刻連續(xù)的導電片以形成預定圖案來形成示 范性引線框架結構。因此，在本發(fā)明的實施例中，半導體裸片封裝中的引線框架結構可 為連續(xù)的金屬結構或不連續(xù)的金屬結構。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的引線框架結構可最初為通過系桿連接在一起的引線框架結 構陣列中的許多引線框架結構中的一者。在制造半導體裸片封裝的過程期間，可切割引 線框架結構陣列以將個別引線框架結構彼此分離。由于此切割，最終的半導體裸片封裝 中的引線框架結構的部分(例如，源極引線和柵極引線)可在電學上和在機械上彼此去 耦。在其它實施例中，在制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體裸片封裝時不使用引線框架 結構陣列。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的引線框架結構可包括任何合適材料，可具有任何合適形式且 可具有任何合適厚度。示范性引線框架結構材料包含例如銅、鋁、金等金屬及其合金。 引線框架結構還可包含電鍍層，例如金、鉻、銀、鈀、鎳等的電鍍層。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的引線框架結構還可具有任何合適配置。舉例來說，引線框架 結構還可具有任何合適厚度，包含小于約lmm的厚度(例如，小于約0.5mm)。另外， 引線框架結構可具有裸片附接區(qū)，其可形成裸片附接墊(DAP)。引線可橫向延伸遠離 裸片附接區(qū)。其還可具有與形成裸片附接區(qū)的表面共面的表面。
在襯底中所使用的模制材料可包括任何合適材料。合適的模制材料包含基于聯(lián)苯的 材料和多官能交聯(lián)環(huán)氧樹脂復合材料。合適的模制材料以液態(tài)或半固態(tài)形式沉積于引線 框架結構上，且此后被固化以使其硬化。
安裝在襯底上的半導體裸片可包含任何合適的半導體裝置。合適的裝置可包含垂直 裝置。垂直裝置至少具有在裸片的一側處的輸入和在裸片的另一側處的輸出，使得電流 可垂直流動通過裸片。在2004年12月29日申請的第11/026,276號美國專利申請案中也描述了示范性半導體裝置，所述申請案的全文以引用的方式并入本文中以用于所有目 的。
垂直功率晶體管包含VDMOS晶體管和垂直雙極晶體管。VDMOS晶體管是具有通 過擴散形成的兩個或兩個以上半導體區(qū)的MOSFET。其具有源極區(qū)、漏極區(qū)和柵極。所 述裝置是垂直的，因為源極區(qū)和漏極區(qū)處于半導體裸片的相對表面處。柵極可為溝槽柵 極結構或平面柵極結構，且形成在與源極區(qū)相同的表面處。溝槽柵極結構是優(yōu)選的，因 為與平面柵極結構相比，溝槽柵極結構較窄且占用較少空間。在操作期間，VDMOS裝 置中從源極區(qū)到漏極區(qū)的電流流動大體上垂直于裸片表面。
包封材料可用于包封半導體裸片。包封材料可包括與先前所描述的模制材料相同或 不同類型的材料。在一些實施例中，包封材料覆蓋或至少部分覆蓋襯底以及位于襯底上 的一個或一個以上半導體裸片。包封材料可用于保護所述一個或一個以上半導體裸片免 于由于暴露于周圍環(huán)境而受到潛在破壞。
可使用任何合適的工藝來包封半導體裸片和/或支撐半導體裸片的襯底。舉例來說， 可將半導體裸片和襯底放置于模制模具中，且可在半導體裸片和/或襯底的至少部分周圍
形成包封材料。特定的模制條件是所屬領域的技術人員已知的。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于形成雙側冷卻集成功率裝置模塊的類型的 兩個引線框架結構32和34的平面圖30。引線框架結構32、 34具有連接桿36，所述連 接桿36展示于圖2A到2C中且在包封操作之后的單一化過程中被移除，未展示于其它 圖中以避免使圖混亂。連接桿允許引線框架結構32、 34成群放置并以一個巻制造。如 圖2B中所示，將焊膏38施加于將被焊接到兩個線夾40和42的引線框架結構32、 34 的引線，且將兩個功率裝置44和46翻轉并分別放置到引線框架結構32和34上。功率 裝置44、 46在芯片的制造期間被涂覆焊料。在圖2C中，所述兩個線夾40、 42分別放 置于引線框架結構32、 34和功率裝置44、 46上，且模塊經(jīng)加熱以將功率裝置44、 46 接合到引線框架結構32、 34，并使焊膏分別在引線框架結構32、 34的適當引線上以及 在功率裝置44、 46的背側上回流。出于論述簡明起見，功率裝置44、 46在下文中將被 稱作MOSFET44、 46，但本發(fā)明不限于MOSFET或僅MOSFET。舉例來說，橫跨FET 12和14的源極和漏極的二極管將可能為功率裝置44和46的部分。
如圖2B中可見，引線48和50分別連接到MOSFET44、 46的相應柵極，且這些引 線在單一化過程之后與相應引線框架結構32、 34的其余部分電隔離。引線框架結構32、 34的未連接到引線48或50的部分分別連接到MOSFET44、 46的源極。MOSFET 40、 46的漏極分別焊接到線夾40、 42。線夾40、 42具有平面部件52和多個向下延伸的引線54，所述引線54在回流焊接 過程期間焊接到具有焊膏38的引線。因此，MOSFET 44的源極通過線夾40連接到 MOSFET 46的漏極。
圖3A、 3B和3C是集成功率裝置模塊66的相應俯視平面圖60、橫截面?zhèn)纫晥D60 和仰視平面圖64，所述模塊66是用例如環(huán)氧樹脂等包封材料68部分包封的圖2C中所 示的結構。圖3B的橫截面圖是沿著圖3A中的線3B-3B。平面部件52暴露在圖3A中 的模塊66的頂部處。如圖3C中所示，模塊66的底部具有作為引線框架結構32、 34的 部分的一列引線焊盤72、 74和76連同暴露的源極墊78和80。引線82、 84和86與源 極墊78 —樣連接到MOSFET 44的源極。引線88、 90和92是MOSFET 44的漏極和 MOSFET 46的源極的共同連接，且引線94、 96、 98和100通過線夾42連接到MOSFET 46的發(fā)射極。
通過用模塊66取代兩個離散FET 12和14，模塊66適合在圖1的同步降壓轉換器 10中使用，其中由MOSFET 44取代FET 12，且由MOSFET 46取代FET 14。通過使用 模塊66，其中線夾40提供低側MOSFET 44的漏極到高側MOSFET 46的源極的電連接， 所述兩個MOSFET 44、 46在物理上更靠近在一起且大體上減少了寄生電阻18和電感 20。另外，通過線夾40、 42的固有散熱特性而改進功率FET的冷卻，所述線夾40、 42 的頂部表面56未被包封。通過雙側冷卻而進一步改進冷卻，因為所述兩個裝置的源極 經(jīng)由其附接到的引線框架結構而暴露。因為需要單一焊料回流而不是多次焊料回流，所 以形成模塊66的方法還產(chǎn)生改進的焊點可靠性。
圖4A、 4B和4C是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的雙側冷卻集成功率裝置模塊102的 仰視平面圖和側視橫截面圖。圖4A的仰視平面圖展示四列引線焊盤106、 108、 110和 112連同源極墊114和116。當制造模塊102時，列108和110中的引線如圖4B和4C 中所示連接在一起，但經(jīng)設計以使得通過沿著圖4B和4C中所示的將列108中的引線與 列110中的引線分離的線118來切斷模塊102，可將模塊102分割為兩個單獨的單一功 率裝置模塊。分別沿著圖4A中的線4B-4B和4C-4C而取得圖4B和4C中的橫截面圖。 在圖4C中，引線焊盤120、 122和124是用于MOSFET 36、 38的柵極焊盤。如果沿著 線118分割模塊102，則引線焊盤122將變得隔離。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的帶引線的雙側冷卻集成功率裝置模塊140的橫截 面?zhèn)纫晥D。模塊140具有外部引線142，其與模塊140的末端處的焊盤墊144成一體。 焊盤墊144與在先前實施例中一樣暴露于模塊140的底部處，但通過向上步進到位于模 塊140的底部平面上方的退出模塊140的末端的第一水平部分146而延伸到包封之外，且接著向下步進到第二水平部分148以與模塊140的底部平面大致成一直線。此帶引線 的模塊140因此可適應帶引線的封裝占地面積。通過在線150和152處切割模塊140的 末端部分，可移除外部引線142以形成無引線的模塊。
圖6A和圖6B是根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的用以形成雙側冷卻集成功率裝置模塊 164的對圖4C中所示的模塊的修改的相應橫截面?zhèn)纫晥D160和162，其中兩個MOSFET 36和38的漏極連接在一起以形成共同漏極。在圖6A中，在引線框架結構168中形成 鋸開的切口 166以隔離MOSFET 36和38。在圖6B中，導電且導熱的散熱片170附接 到線夾44、 46的平面部件54以形成共同漏極連接。
圖7A、 7B和7C是根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的雙側冷卻集成功率裝置模塊180的 相應俯視平面圖、部分橫截面俯視圖和仰視平面圖，所述模塊180包含用于驅動兩個 MOSFET 44、 46的控制IC 182,所述兩個MOSFET 44、 46分別具有定制的線夾184和 186以用于將MOSFET 44的漏極連接到MOSFET 46的源極且用于提供MOSFET 44、 46的冷卻。圖7A是展示暴露在模塊180的頂部中的線夾184、 186的相應平面部件188 和190的俯視平面圖。如圖7C中所示，模塊180具有三列引線焊盤192、 194和196， 其中末端引線焊盤延伸越過包封材料198的末端。圖7B是模塊180的部分橫截面的俯 視平面圖。控制IC 182具有到列192中的某些引線焊盤以及到MOSFET 46的柵極和源 極的多個線接合200。線夾184、 186的形狀和模塊180的占地面積不同于任何先前所描 述的模塊，從而說明本發(fā)明的靈活性。
圖8A是金屬板200的俯視圖，其展示供在本發(fā)明的實施例中的一者中使用的將要 使用眾所周知的操作從金屬框架沖壓的四個線夾202的輪廓。因此，線夾202可成群放 置并以一個巻制造。圖8B是所述線夾202中的兩者在其已從圖8A中所示的金屬板沖壓 出且形成為圖3B中所使用的線夾之后的側視圖。如圖8B中所示，線夾202具有形成于 其中的凹槽204以改進焊料附接。
圖9A是多個部分包封的模塊212的塊料模具210的俯視平面圖。在模制圖5中所 示的表殼帶引線的模塊140的過程中，模塊140將形成為經(jīng)單一化的模具。圖9B是圖 3A到3C中所示的類型的經(jīng)包封模塊66在其己從塊料模具210單一化之后的仰視圖。 將了解，可在塊料模具210中形成任何無引線的模塊。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的功率半導體封裝300的等距部分截面圖。封裝 300具有具三個單獨區(qū)段的引線框架結構，所述三個單獨區(qū)段為控制區(qū)段或柵極區(qū)段 302、第一電流攜載區(qū)段或源極區(qū)段304和第二電流攜載區(qū)段或漏極區(qū)段306。柵極區(qū)段 302包含外部引線308，其延伸越過包封材料310且是柵極區(qū)段302的較厚部分312的部分。垂直表面314勾勒出柵極區(qū)段302的較厚部分312與較薄部分316之間的邊界。
源極區(qū)段304具有三個外部引線318，其延伸越過包封材料310且是源極區(qū)段304 的三個較厚部分320的部分。垂直表面322勾勒出源極區(qū)段304的較厚部分320與較薄 部分324之間的邊界。較薄部分324是源極區(qū)段304的主體的部分，所述源極區(qū)段304 大體上位于半導體裝置326下方且附接到半導體裝置326。另一較厚部分328在源極區(qū) 段304的主體的一部分下方延伸。源極區(qū)段304具有兩個系桿330和332(圖11中所示)， 其用于在組裝半導體封裝300時將源極區(qū)段固持在適當位置。
漏極區(qū)段306具有四個外部引線334，其延伸越過包封材料310且是漏極區(qū)段306 的四個較厚部分336的部分。垂直表面338勾勒出漏極區(qū)段306的較厚部分336與較薄 部分340之間的邊界。
半導體裝置326附接到柵極區(qū)段302以及源極區(qū)段304。半導體裝置可為倒裝芯片 功率MOSFET，其柵極通過焊料凸塊342和焊料344附接到柵極區(qū)段302，且其源極通 過焊料凸塊346和焊料344附接到源極區(qū)段304，圖10中未展示其全部。
附接到半導體裝置300的頂部的是支柱或線夾350，其可為漏極線夾350，所述漏 極線夾350具有頂部表面352和三個彎曲部分354，所述彎曲部分354中的每一者具有 分叉末端356。所述分叉末端356通過焊料344附接到發(fā)射極區(qū)段306。所述分叉末端 356中的每一者端接于經(jīng)形狀設計為類似于半導體裝置326上的焊料凸塊342、 346的形 狀的圓化部分360 (圖ll和圖15中所示)中。漏極線夾350被一半蝕刻以沿著所述線 夾的三個頂部邊緣上的中間部分形成切口區(qū)362。切口區(qū)362與包封材料310—起有助 于將漏極線夾350緊固在適當位置。包封材料310從封裝300的頂部延伸到底部，同時 使漏極線夾350的頂部表面352和柵極區(qū)段302的較厚部分312、源極區(qū)段304的較厚 部分320和328以及漏極區(qū)段306的較厚部分336暴露。
圖11是不具有包封材料310的圖10中所示的功率半導體封裝300的分解圖，其提 供封裝300的剩余組件的較全面視圖。
圖12是在封裝300的單一化之前半導體封裝300的俯視圖370，其中以輪廓線展示 包封材料310，其中引線框架結構區(qū)段302、 304和306連接到引線框架的部分372。如 圖12中所示，發(fā)射極區(qū)段306的較厚部分336與較薄部分340之間的垂直邊緣338在 圖12中橫向延伸以及平行于外部引線334的末端。切割線374指示當封裝300被單一 化時外部引線308、 318和334的末端的位置。
圖13和圖14是圖10中所示的半導體封裝300的相應等距俯視圖和仰視圖。如圖 14中所示，引線框架結構的柵極區(qū)段302、源極區(qū)段304和發(fā)射極區(qū)段306的較厚部分暴露于封裝300的底部上，而所述三個區(qū)段302、 304、 306的較薄部分被封閉在包封材 料310內。源極區(qū)段304的較厚部分328的暴露表面380連接到漏極引線318，且可替 代用于電連接到MOSFET 326的源極的漏極引線318或除所述漏極引線318之外加以使 用。暴露表面380還可焊接到印刷電路板(PCB)上的金屬島以提供離開半導體裸片326 的額外熱量傳導。
圖15是沿著圖13中所示的線15-15取得的第一圖解橫截面圖。
圖16是沿著圖13中的線16-16取得的第二圖解橫截面圖。
圖17是圖10中所示的半導體封裝300的等距俯視圖，其中以輪廓線展示包封材料
310;
圖18是圖10中所示的半導體封裝300的等距仰視圖，其中以輪廓線展示包封材料
310;以及
圖19A、 19B、 19C、 19D、 19E、 19F、 19G、 19H、 191、 19J、 19K和19L是在組 裝封裝300中的各個階段處的圖10中所示的半導體封裝300的等距視圖。圖19A展示 線夾350的底部。將理解，雖然僅展示單一線夾350，但所述線夾350在組裝過程的此 部分期間附接到其它線夾350。通過將軟焊料放置到線夾350上、將半導體裸片326放 置于軟焊料上的適當位置且使焊料回流以形成半導體裸片326與線夾350之間的焊料接 合400，而將半導體裸片326的背側焊接到線夾350。
將接下來的銅凸塊或晶片級球滴放置于半導體裸片的頂側上以形成如圖19C中所 示的焊料凸塊342和246。在圖19D中，線夾510被與附接到其的其它線夾分離或單一 化。
圖19E展示在已將焊膏402放置于圖12中所示的引線框架的部分372上之后的所 述部分372。將圖19D中所示的組合件放置于所述部分372上，且通過使焊膏回流而焊 接到所述部分372，以形成圖19F中所示的組合件。使焊膏回流所需的熱量比使安放在 圖19B中的線夾350上的軟焊料軟化所需的熱量少，且因此不干擾線夾350與半導體裸 片326之間的接合。
接下來，如圖19G中所示，使用薄膜輔助模制將包封材料510模制到圖19中所示 的組合件上。接著使所述組合件經(jīng)受晶片噴射修邊(圖19H)和激光標記(圖191)。
接著將封裝300從引線框架單一化以形成圖19J中所示的組合件。接著對所述組合 件進行測試(圖19K)且包裝和運送(圖19L)。
已特定參考本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例而詳細描述了本發(fā)明，但將理解，在本發(fā)明的 精神和范圍內可實現(xiàn)變化和修改。
權利要求
1.一種集成功率裝置模塊，其包括引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊以及位于所述第一與第二墊之間的一個或一個以上共同源極-漏極引線；第一和第二晶體管，其分別以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；以及第一線夾，其附接到所述第一晶體管的漏極且電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線。
2. 根據(jù)權利要求1所述的模塊，其中所述第一和第二晶體管是金屬氧化物半導體場效 應晶體管。
3. 根據(jù)權利要求1所述的模塊，其中所述第一和第二晶體管分別是高側和低側功率晶 體管，其為降壓轉換器的組件。
4. 根據(jù)權利要求1所述的模塊，其中所述引線框架結構包含位于所述第二墊的外側上 的一個或一個以上漏極引線，且所述模塊包含附接到所述第二晶體管的漏極且電連 接到位于所述第二墊的外側上的所述一個或一個以上漏極引線的第二線夾。
5. 根據(jù)權利要求1所述的模塊，其中所述引線框架結構、所述晶體管和所述線夾包封 在模制材料中，其中所述引線框架結構的所述墊和所述線夾被暴露以提供所述模塊的雙側冷卻。
6. —種集成功率裝置模塊，其包括引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊、位于所述第一與第二墊之間的一個或 一個以上共同源極-漏極引線以及位于所述第二墊的外側上的一個或一個以上漏極 引線；第一和第二晶體管，其分別以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述 第二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；第一線夾，其附接到所述第一晶體管的漏極且電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；第二線夾，其附接到所述第二晶體管的漏極且電連接到位于所述第二墊的外側上 的所述一個或一個以上漏極引線；以及模制材料，其包封所述引線框架結構、所述晶體管和所述線夾以形成所述模塊。
7. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述引線框架結構的所述墊和所述線夾被暴露且 不具有模制材料，以提供所述模塊的雙側冷卻。
8. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述第一和第二晶體管是金屬氧化物半導體場效 應晶體管。
9. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述第一和第二晶體管分別是高側和低側功率晶 體管，其為降壓轉換器的組件。
10. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述一個或一個以上共同源極-漏極引線經(jīng)配置 以被切割，使得可形成兩個個別單一晶體管封裝。
11. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述引線框架結構具有位于所述第一與第二墊之 間的柵極引線，且其中所述第一線夾未電附接到所述柵極引線。
12. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述第一線夾具有平面部件和向下延伸的引線， 所述引線電連接到所述引線框架結構的所述共同源極-漏極引線；且其中所述第二 線夾具有平面部件和向下延伸的引線，所述引線電連接到所述引線框架結構的位于 所述第二墊的外側上的所述一個或一個以上漏極引線。
13. 根據(jù)權利要求12所述的模塊，其中所述引線框架結構具有位于所述第一與第二墊 之間的柵極引線，且其中所述第一線夾不具有將要電連接到所述柵極引線的向下延 伸的引線。
14. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述引線框架結構經(jīng)配置以具有帶引線的占地面 積，其可通過切除所述模塊的引線部分而轉換為無引線的模塊。
15. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其中所述共同源極漏極引線被部分切斷以斷開所述連 接，且其中共同散熱片附接到所述第一和第二線夾并連接所述第一和第二線夾。
16. 根據(jù)權利要求6所述的模塊，其包含附接到所述引線框架結構并電連接到所述第一 和第二晶體管的集成電路，所述集成電路由所述模制材料包封以形成單一模塊。
17. —種制造集成功率裝置模塊的方法，其包括以下步驟提供引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊、位于所述墊之間的一個或一個以 上共同源極-漏極引線以及位于所述第二墊的外側上的一個或一個以上漏極引線；分別將第一和第二晶體管以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第 二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；將第一線夾附接到所述第一晶體管的漏極，且將所述第一線夾電連接到所述一個 或一個以上共同源極-漏極引線；將第二線夾附接到所述第二晶體管的漏極，且將所述第二線夾電連接到位于所述第二墊的外側上的所述一個或一個以上漏極引線；以及用模制材料包封所述引線框架結構、所述晶體管和所述線夾以形成所述模塊。
18. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述引線框架結構的所述墊和所述線夾被暴露 且不具有模制材料，以提供所述模塊的雙側冷卻。
19. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述第一和第二晶體管是金屬氧化物半導體場 效應晶體管。
20. 根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述第一和第二晶體管分別是高側和低側功率 晶體管，其為降壓轉換器的組件。
21. —種部分包封的半導體封裝，其具有暴露的頂部熱線夾，其具有大體上垂直于所 述熱線夾的所述暴露頂部部分的多個折疊彎曲部分；以及暴露的熱引線框架結構墊。
22. 根據(jù)權利要求21所述的封裝，其中所述頂部熱線夾具有位于一個或一個以上頂部側邊緣上的一個或一個以上切口 ，所述一個或一個以上切口中填充有包封材料。
23. 根據(jù)權利要求21所述的封裝，其進一步包含半導體裝置，所述半導體裝置附接到 所述線夾并附接到共面的三個單獨區(qū)段的引線框架結構。
24. —種制造部分包封的半導體封裝的方法，其包括以下步驟提供共面引線框架結構，其具有三個單獨區(qū)段控制區(qū)段、第一高電流區(qū)段和第 二高電流區(qū)段；將半導體裝置附接到所述控制區(qū)段和所述第一電流區(qū)段兩者；將線夾附接到所述半導體裝置的與所述引線框架結構相對的側，所述線夾具有多 個彎曲部分，所述多個彎曲部分附接到所述第二電流區(qū)段；以及用模制材料部分包封所述引線框架結構、所述半導體裝置和所述線夾以形成所述 封裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種集成功率裝置模塊，其具有引線框架結構，其具有第一和第二分隔墊以及位于所述第一與第二墊之間的一個或一個以上共同源極-漏極引線；第一和第二晶體管，其分別以倒裝芯片形式附接到所述第一和第二墊，其中所述第二晶體管的源極電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線；以及第一線夾，其附接到所述第一晶體管的漏極且電連接到所述一個或一個以上共同源極-漏極引線。在另一實施例中，本發(fā)明提供一種部分包封的功率四面扁平無引線封裝，其具有暴露的頂部熱漏極線夾，其大體上垂直于所述折疊支柱暴露的頂部熱漏極線夾；以及暴露的熱源極墊。
文檔編號H01L23/42GK101681897SQ200880016686
公開日2010年3月24日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者喬納森·A·諾奎爾, 魯賓·馬德里 申請人:飛兆半導體公司